Ученые разработали чрезвычайно прочные диоды из алмаза и оксида галлия

Группа китайских учёных создала диоды высокой производительности, использующие сверхширокозонные полупроводники, способные выдерживать напряжение свыше 3 кВ. Это открытие может стать прорывом в разработке высокомощной электроники.

Сверхширокозонные полупроводниковые материалы, как алмаз и оксид галлия, отличаются уникальными характеристиками, делающими их идеальными для мощных приложений. Они обладают широкой запрещённой зоной, высоким пробивным полем, устойчивостью к радиации и высокой подвижностью носителей заряда. Тем не менее, задачей остаётся создание биполярных устройств из этих материалов.

Для преодоления этого препятствия исследователи внедрили новый подход — методику гетероперехода. Они соединили p-тип алмаза с n-типом оксида галлия, создав эффективные pn-диоды.

Учёные использовали специфическую технику координации доменов и ограничения кристаллизации, выращивая гетероэпитаксиальный n-тип оксида галлия на p-типе алмазной подложки. Это позволило сформировать гетеропереходный интерфейс между оксидом галлия и алмазом, отличающийся атомной остротой и отсутствием заметной диффузии элементов на границе.

Эти усилия привели к созданию диодов с выдающимися характеристиками. Диоды обладают коэффициентом включения/выключения более 10⁸ и выносят напряжение свыше 3 кВ без необходимости специальной обработки краёв.

Кроме того, учёные обнаружили, что эти диоды обладают высокой теплопроводностью на границе раздела, достигающей 64 МВт/м²·К при 500 К, что способствует эффективному охлаждению, критичному для применения в высокомощной электронике.

Данное открытие расширяет горизонты для создания высокомощных электронных устройств, которые могут быть применены в разных сферах, от энергетики до транспортных систем. Исследователи надеются, что их работа поспособствует развитию новых технологий и решению сложных задач в области электроники и энергетики.

Источник: iXBT